附件1：
国家重点基础研究发展计划和重大科学
研究计划20xx年重要支持方向
农业科学领域
1. 主要农作物生殖发育的分子机理和提高杂种优势利用效率的研究
研究主要农作物生殖发育障碍及育性的分子机理,探索作物育性人工调控的新策略和新技术；为提高杂种优势的利用效率，揭示产量和生态适应性杂种优势的分子机理，探索提高杂种优势效率的新途径。
2. 作物脂肪酸和特殊营养成分形成和调控的分子机理研究 研究油料作物（如油菜等）高含油量形成及其积累的分子机理，为培育特高含油量品种发掘基因资源和提供技术基础；针对食品营养健康的重大需求，研究作物特殊营养成分的合成、转运和积累及其调控的分子机理，为培育具有高含量特殊营养成份的作物品种提供理论和方法。
3. 作物器官衰老的分子基础及其对产量、品质性状形成的调控研究
研究主要农作物叶片衰老过程启动及其对产量、品质性状形成调控的分子基础，为延缓叶片后期衰老过程提供理论依据；研究果 — 1 —
实采后生理和衰老过程及其调控，阐明果实采后营养品质变化的生理基础，为降低采后损失、延长贮藏期提供新思路和技术基础。
4. 农业动物繁殖力和优良生产性状遗传机理研究
为提高猪繁殖力和繁育水平，开展排卵率、胚胎存活率和哺乳性能等相关的遗传机理研究；为提高经济鱼类的品质和养殖效益，开展杂交、育性决定、配子操作及创制优良生产性状的遗传机理研究。
5. 农业动物安全高效养殖的基础研究
为提高农业动物蛋白质利用和减少氮排放污染，开展肠道微生物消化代谢和肠道吸收转运营养素以及相应的体内过程等机理研究；为提高农业动物健康养殖水平，开展病原致病菌耐药性机理的研究。
6. 提高草原生产力和农田水分、养分高效利用的基础研究 研究北方草原生产力的均衡调控机制和途径，研究优质牧草和乡土草种抗逆优质高产的生物学基础，为草原保护和可持续利用提供理论基础和技术；针对不同农业生态区域，研究肥料养分高效利用的可持续性，研究节水新方法及增产增效机制，为集约化农业化肥减施和农田节水增效提供理论和技术支撑。
7. 农林有害生物的生物学防治机理和综合控制
针对农林有害生物防治的重大需求，研究天敌昆虫控制害虫的机理及害虫的生物防治对策，探索害虫种群遗传控制的新理论与新技术；研究作物病原性线虫的生物防治研究和应用；研究鼠害成灾 — 2 —
机理及安全、环保、持久的鼠害综合控制对策和方案。
8. 真菌利用与病原性真菌防控的生物学研究
针对真菌利用及病原性真菌防控的重大需求，研究食用真菌子实体形成的分子基础及生物活性物质形成的机理；研究粮油产品贮藏、运输过程中真菌毒素形成与调控机理；研究小麦等主要粮食作物重要病原真菌毒性变异的生物学基础。
能源科学领域
1. 煤炭开采中的地质灾害防治与生态环境保护
围绕煤炭开采中地质灾害防治和生态环境保护的重大问题，研究我国东部深部煤炭地质环境与采掘工程的相互作用机理，高地应力、高承压水等深部地质灾害评价与防治的理论与技术体系；我国西部侏罗-白垩系煤田高强度开采的地质灾害评价与防治机理和脆弱生态环境保护的理论方法。
2. 页岩气高效开发生产的基础研究
围绕我国页岩气高效开发的重大需求，研究多尺度非常规储层定量描述与表征；非常规油气藏非线性、多场耦合渗流理论；非常规天然气藏高效开发的油藏工程方法；基于先进水平井和多段体积压裂技术的增产改造工程理论。形成我国页岩气等非常规储层天然气高效开发生产的地质与工程理论基础。
3. 生物质制取高品位液体燃料
面向我国对生物质高品位液体燃料的重大需求，探索基于分子 — 3 —
层面设计的生物质热裂解机理和途径，发展生物质液体燃料定向转化的新方法，研究高效转化过程系统集成和全生命周期优化，为我国生物质规模化制取高品位液体燃料提供理论支持。
4. 智能电网能量管理和运行控制
研究可再生能源电力接入后智能电网能量管理的基础理论和方法，提高电网对大规模可再生能源电力的消纳能力；研究超大规模智能电网精细化在线分析与优化算法；掌握电动汽车广泛随机接入对电网的影响和调控机理；探索以智能电网为基础的综合能源系统规划和运行理论。
5. 工业余热高效综合利用若干重大问题研究
基于科学用能和热能梯级利用原理，建立工业余热梯级利用的定量原则；发展适用于工业余热利用的强化传热传质过程以及换热设备设计的新理论、新概念和新方法；低品位余热高效利用基本原理，以及余热的热能存储和利用方法。
6. 动力机械高效清洁热功转换
研究燃气轮机、内燃机、汽轮机等动力机械中多燃料的高效热功转换规律和清洁燃烧理论、新型热力学循环和新概念燃烧方式，高负荷叶轮机械三维非定常气动热力学基础问题，高温高湿条件下的传热冷却规律和流—热—固多场耦合机理。
7. 化石燃料燃烧过程中超细颗粒形态污染物的形成和控制 研究化石燃料燃烧过程中超细颗粒污染物的形成和控制，包括燃烧过程PM2.5的产生机制、性质、影响，PM2.5与重金属、有机 — 4 —
污染物及其他气态污染的相互作用和转化的机制；探索大幅度降低PM2.5及与其他污染物联合控制的技术途径，为大幅度降低化石燃料燃烧过程中超细颗粒污染物清洁能源技术提供理论基础。
8. 深部油气藏地球物理探测的基础理论问题
针对深部油气藏的地球物理探测面临的应用基础理论问题。研究建立多尺度非均质油气藏物理模型、数学模型和岩石模型，研究深部油气藏地震响应特征，研究基于变系数、非线性波动方程的叠前地震成像理论及快速实用的数值算法，以及深部高温高压条件下岩石物理响应及测井与地震数据的关系模型。
信息科学领域
1. 具有重要应用前景的原创性新型信息器件研究
研究新型太赫兹(THz)源、接收器件和其它关键功能器件；研究介观尺度下光子行为及其应用,探索微/纳尺度光学结构中光子产生、传输和控制的新现象和新规律；研究新型有机电子存储材料和器件、高速柔性薄膜电子学器件和高分辨率三维显示器件。
2. 支撑节能环保的光子、电子器件及技术研究
针对光子、电子器件在节能环保和绿色能源领域的重大应用前景，开展低能耗光子、电子器件的新原理探索，研究微纳光电子集成器件低能耗的实现途径和管理方法、低能耗接入网光电子集成器件、毫米波互连器件和支撑节能应用的新型微波电子器件与技术。
3. 智能协同网络理论研究
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面向未来网络高速海量泛在的通信需求，研究业务动态感知测量方法与业务聚合及演化的统计特征、复杂业务行为表征及建模，探索业务上下文关联与协同通信机制；研究异构网络资源认知和协同调度方法，建立网络资源虚拟化理论和服务动态适配机制；建立计算通信理论框架和服务能力容限计算方法，提出跨网资源高效利用并显著提升用户体验的新型网络体制。
4. 面向多维资源与新应用环境的传输理论与方法
研究宽带通信超大容量时频空多维复用光纤信道效应与光传输系统及全光节点实现关键；研究宽光谱信号的传输机理和光载无线通信理论及实现方法；面向高频段或深空通信的弱链路可靠传输问题，研究信道时变机理和统计特性，建立时频码空多维复用宽带无线传输理论框架和多维联合优化设计方法。
5. 互联网环境中文信息处理与深度计算的基本理论与方法 研究互联网规模中文深度计算的理论与模型，包括中文信息表示理论与模型、句子与篇章的结构分析和语义理解等方法；研究言语多通道感知机理，包括多言语识别、翻译、合成与融合、开放式多类型语言知识大规模获取与组织等方法；研究中文信息所承载中国文化元素的获取、传承和呈现等方法；构建大规模中文文本语义体系和语料库，开发相应软件系统原型。
6. 感知和认知的计算新理论和方法
围绕感知和认知在智能传感网、脑机一体化等新方向的应用，研究传感网、脑机融合和视听觉等智能协同感知与认知的计算理论 — 6 —
与方法，研究并提出基于语义增强的感知信息的编码、存储与搜索的优化算法，建立感知信息的智能分析和控制验证平台，适应我国物联网、机器人、智能医疗、智慧服务和安全监控等方面的应用需求。
7. 网络环境下密码安全研究
在网络环境下研究：面向多用户的量子密码、非交换密码等算法的设计与分析理论及方法；多密码算法协同应用的密钥安全性理论与方式；多方参与的计算安全性理论与方法；适于物联网的轻量级快速加密与签名体制设计与分析；支持密文检索、地址绑定、信任传递、多消息传送的属性基密码、位置基密码、多重代理密码和批量密码的理论、方法与技术。
8. 社交网络分析与网络信息传播的基础研究
研究基于互联网的社交网络的结构特征与演化模型、虚拟社区的形成及其演化机制、社交网络之间的交互与影响、网络社会群体行为产生与发展的规律、网络真伪信息的传播模式和影响力分析、传统媒体与网络信息的相互作用与影响，提出新的验证方法。
资源环境科学领域
1. 典型弧后盆地热液活动及其成矿机理
研究典型弧后盆地的地球物理特征与构造背景，揭示其地壳性质，对比研究不同弧后盆地中岩浆作用与热液活动，阐明地壳性质对热液活动的控制，分析热液柱和含金属沉积物对热液成矿的指示 — 7 —
及记录，探讨热液成矿和蚀变过程中的元素富集。
2. 中国北方兴蒙造山带构造叠合与大规模成矿作用
研究兴蒙造山带不同板块构造体制（古亚洲洋、鄂霍茨克及古太平洋体制）发生发展过程中重大地质事件及其地球动力学背景，三个成矿体系的成矿作用、成矿机理及成矿规律，构造叠合过程及其成矿作用，铜、金、铀、银和铅-锌大型矿集区识别及预测。
3. 植物固沙的生态-水文过程、机理及其调控
研究沙区土壤水分时空分布格局及区域分异规律，揭示固沙植被-土壤系统水分传输机理与水分平衡关系，水文过程对固沙植被演替的驱动及反馈作用，固沙植被适应水分胁迫的生态策略，确定固沙植被稳定性维持的生态-水文阈值，提出植物固沙的生态-水文调控对策。
4. 重金属的环境污染特征、效应与控制
以对我国环境影响重大的重金属为对象，研究污染物的源识别和排放特征，探索其分子转化机理、微界面行为与环境效应，探讨污染物的区域过程和大尺度迁移规律，为重金属污染控制和履行国际公约提供理论和技术支持。
5. 强对流天气系统的监测、演变机理和预报技术
针对我国中尺度强对流天气系统，基于业务中尺度观测网开展科学试验，研究其三维结构及其形成、发展、维持和消亡机理，揭示对流云的热力、动力和水物质结构及其变化规律以及对流云和中尺度天气系统的相互作用，发展区域业务数值预报模式和多种资料 — 8 —
同化技术，为提高我国强对流天气的业务预报水平提供理论基础和技术支撑。
6. 气候变暖背景下我国旱涝灾害的变化规律、机理、影响和对策
针对我国旱涝灾害的频发，研究全球气候变化背景下我国旱涝灾害演变特征以及气候变暖在我国旱涝灾害形成中的作用，海洋、陆面和人类活动等因子影响灾害的物理过程以及大气环流变化与旱涝灾害的联系，旱涝灾害预警、预测的理论和方法以及影响、对策和评估方法，为减轻灾害损失提供理论和技术支撑。
7. 上层海洋对台风的调控作用、响应机制和预报模式
揭示天气尺度上海洋对台风的调控作用和响应机制，阐明上层海洋环境与环流系统在台风过境时的响应机制，探讨海洋中尺度过程对台风强度的影响，研究海气耦合台风预报模式的发展、改进和评估。
8. 围填海、湖对湿地及近岸生态环境与资源的影响和对策 剖析大规模填海、湖活动和围海、湖养殖对不同类型湿地生态环境的影响过程和机理，揭示大规模围填海、湖活动对近岸生态环境和生态功能的影响，对湿地及近海、湖资源可持续利用的影响，探讨围填海、湖的生态修复和生态补偿机制。
健康科学领域
1. 免疫应答、免疫调节与免疫相关疾病治疗的基础研究 — 9 —
围绕免疫识别、应答和调节的整体过程，研究自身抗原免疫识别和病原体通过天然免疫系统识别的分子与细胞基础、天然免疫与炎症的调控机制、抗原提呈细胞的免疫调节作用与疾病免疫治疗，提出对自身免疫性疾病、过敏性疾病等干预和治疗的新思路。
2. 脂肪代谢与肥胖症的病理生理机制
研究脂肪组织的分化及其与微环境的相互作用，细胞中脂肪的储存、分解以及脂稳态调控机制，慢性炎症因子和脂肪细胞的互作，脂肪细胞因子分泌的调节机理以及病理生理学作用，为认识与脂肪代谢相关的肥胖症等代谢疾病提供理论依据及早诊与干预策略。
3. 器官衰老与老年疾病的生物学基础
从分子、细胞与整体水平研究衰老的遗传程序及其环境因素的影响机理，以及机体重要内脏器官衰老的发生发展机制。通过基础与临床结合的转化研究，为延缓衰老器官的功能减退与相关疾病的发生，及提供康复干预与保护措施奠定理论基础。
4. 老年性痴呆症的发病机制及诊疗的基础研究
研究参与老年性痴呆症发生的基因、蛋白及其相互作用，阐明蛋白质代谢以及神经元细胞功能紊乱导致的神经元死亡的机制，发现和鉴定新的特异性分子标记物和药物靶标，为临床诊治新技术提供理论依据。
5. 心力衰竭或心律失常的发病机理和干预研究
依据流行病学和临床工作基础，以心力衰竭或者心律失常为主要对象，研究疾病的内外环境危险因素及发病的病理生理机理，寻 — 10 —
找与确证早期诊断生物标志物，为疾病预警、早诊、干预以及治疗提供新思路。
6. 线粒体功能异常及其致病机制与干预策略研究
以一种线粒体功能障碍相关的重大疾病（如心血管病或肿瘤）为对象，结合临床，应用现代新技术、新方法，研究线粒体功能障碍、能量代谢异常的致病机理，揭示病理过程线粒体代谢关键基因及信号分子的调节机制，探索有效干预策略。
7. 癌症发生的环境与遗传机理研究
采用癌症流行病学与进化发育学、群体遗传学、系统生物学的多学科交叉方式，从基因突变、表观遗传、调控网络等多级水平研究环境及遗传因素互作的致癌分子机理，为癌症预警、预防以及治疗有效药物靶点的检测提供理论指导。
8. 抑郁症的神经生物学研究
从重度抑郁症的遗传易感性、应激、神经回路改变、药物疗效方向入手，在分子、细胞、神经回路、整体行为表现等多个层面研究重症抑郁症发生和发展的神经生物学基础，为早期预防、早期诊治提供理论指导。
中医理论专题
1. “脾主运化、统血”的脏象理论
研究阐明“脾主运化、统血”等脾脏象理论的基本科学内涵，揭示相关疾病从脾论治临床疗效产生的机制和规律，进一步丰富和发展脏象理论。
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2. 基于传统功用的中药药性理论关键科学问题
选择功效相同的一类中药为研究对象，探索建立基于传统功用的中药药性研究的思路与方法，解析中药药性理论的科学内涵，丰富创新中药药性理论，为临床遣药组方、提高疗效奠定理论基础。
3．基于临床的针麻镇痛与机体保护机制研究
以针麻临床常见的手术病种为载体，阐明针麻镇痛与重要脏器保护的作用与机制，明确针麻临床应用价值，为针麻的临床推广应用提供科学依据。
4. 中医理论体系框架的研究
研究中医理论起源的思想文化及科学基础，分析和揭示中医理论形成与发展的内在规律；研究构建结构合理、层次清晰、概念明确、表述规范，能够指导临床、体现学科内在规律的中医理论体系框架。
重要传染病基础研究专题
1．肠道微生态与感染及代谢的研究
以我国具有特色的重要感染性疾病为研究对象，运用系统生物学、宏基因组学和代谢组学，研究肠道微生物在感染性疾病发生和发展过程中的动力学变化，阐明肠道微生态失衡与代谢、免疫调控的网络作用关系，及其在感染的发生、发展中的作用机理，为感染性疾病的治疗和预防提供新思路和新策略。
2．抗感染疫苗与佐剂的研究
以结核病、艾滋病、病毒性肝炎等严重影响人类健康的重大传 — 12 —
染病为研究对象,以保护性免疫应答机制为重点, 围绕体液及细胞免疫、免疫记忆形成与归巢机制、佐剂的作用机制等方面开展研究，为优化疫苗的研发提供理论基础和技术支撑。
3．真菌与宿主相互作用
以新型隐球菌、白假丝酵母，曲霉菌等重要侵袭性致病真菌为对象，研究真菌及其重要毒力因子与宿主相互作用在形成侵袭性感染过程中的分子与细胞机制，探讨机体天然免疫，适应性免疫与真菌免疫逃逸的机制，寻找新型干预途径，为真菌感染的科学防控提供理论基础。
4．重要细菌耐药机制与新型抗菌分子的研究
以临床严重耐药细菌为对象，如甲氧西林耐药金黄色葡萄球菌、碳青霉烯耐药（包括产NDM-1）肠杆菌科细菌、泛耐药非发酵菌，结核分枝杆菌等，深入研究耐药形成机制，发现并研究新型抗菌分子及其作用机制。
材料科学领域
1. 硅芯片光互连用发光材料及器件研究
针对微电子产业硅基光电集成片上光互连用光源的重大需求，研究硅基发光中心的构建、控制、表征以及发光增强机理，实现与IC工艺兼容的、片上光互连用硅基电泵激光/高效率电致发光材料和器件。
2. 低成本、高延展性轻质高强镁合金材料研究
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研究镁合金设计与组织结构精细化控制准则，发展低成本制备和高延展加工方法和技术，揭示在各种服役条件下的失效机理。
3. 合成润滑材料及减摩节能的科学基础
研究高性能润滑材料的设计制备、组分结构调控及其对润滑抗磨损性能的影响规律，合成润滑材料的减摩特性、磨损失效机理及其延寿原理与方法，合成润滑材料的表面界面行为及其对动力系统节能降耗的影响，提升润滑材料设计、制备水平。
4. 新能源关键材料研究
围绕热电材料的高性能化，深入研究多局域效应及其协同作用对电热输运的影响机制，探索低成本热电新材料体系，建立典型工业余热热电发电示范系统。以光催化材料直接分解水制氢及实现降解污染物为重点，通过材料性能的微结构调控，提高光催化材料的太阳能转换率和反应速率，为构建效率8％以上的太阳能光催化分解水制氢装置提供科学基础。
5. 复杂多元金属矿产资源及非传统资源清洁高效利用基础研究
围绕共生/伴生矿资源、难处理矿产资源和矿山废石尾矿、冶炼废渣高效清洁分离和选冶的关键科学问题，发展高效清洁转化的化学冶金新理论与新方法，推进金属原材料产业绿色化升级。
6. 基于有序微结构的光电功能材料
基于有序人工微结构光电功能材料的结构设计、能带剪裁和性能预测研究思路，研制以半导体低维结构材料为基础、基于量子工 — 14 —
程设计的、光电性能可调控的新型红外光电材料，研究材料的应变、组分、界面、掺杂的协同控制和原子级尺度可控制备，以及对光电性能的影响规律。
7. 材料的海洋环境腐蚀规律与防护研究
研究海水含盐量、压力、溶解氧、温度、海洋生物和微生物等多重环境及环境动态变化因素作用下的材料腐蚀失效的过程，发展材料高温海洋腐蚀物理化学理论，研究耐海洋环境腐蚀材料和防护涂层的设计方法，研制长寿命，有自修复功能的防腐防污涂层材料。
8. 高性能声功能材料研究
围绕高性能化的目标，研究大尺寸和定向的弛豫铁电单晶、人工梯度结构和超结构、复合结构等声功能材料，为研制综合性能优异的超声换能器和超声探测系统提供基础。
制造与工程科学领域
1. 高端装备设计、制造、运行和控制
针对国家发展高端装备的战略部署，研究能源动力、节能型冶金化工、材料加工、大型工程作业等装备高端功能形成的多学科原理、多技术界面、多功能模块耦合集成功能演化的机理、规律、设计方法和集成技术，研究高效能装备可靠运行和智能化控制的科学基础。
2. 高性能零件、构件制造
针对战略性新兴产业和重大工程用高端装备等对零件和构件 — 15 —
的特殊需求，研究高性能关键零件、构件的结构与性能一体化设计和制造，多尺度结构热冷加工和处理、特种加工等复杂制造成形成性的科学基础。研究在复杂极端条件下的关键零件、构件的服役性能、失效机理（疲劳、腐蚀、磨损等）和全寿命安全评定。
3. 多尺度精密制造与微纳制造
针对信息产业、大型光学系统、科学仪器等对特种功能结构制造精度的极高要求，研究宏观尺度的纳米精度制造、纳米尺度亚纳米精度制造的原理、工艺；研究超高精度制造的数字化理论和方法。
4. 智能型装备与仿生制造
针对高端装备为生命健康服务的基本需求，研究和创新生机电融合的智能型医疗装备、康复装备。研究具有智能感知与识别、机器学习与推理、智能决策与功能自重建的智能型高端制造装备。
5. 超大型水利、海洋、交通工程基础设施设计、建设与运行基础问题
高坝大库和梯级水库群、深长隧道和金属/非金属矿井、高填方路基、大型海上浮式结构物及海上新能源开发工程等重大工程设计、建设与运行中的岩土力学、荷载、结构材料、动静力学等重大科学问题；研究其环境灾害作用、工程安全和重大力学基础问题。
6. 重大工程结构和工程系统全寿命周期安全
针对超高层建筑、特大跨桥梁、核能基础设施和复杂环境下的生命线工程等，研究大型复杂工程结构的损伤演化、健康监测与安全评定、性能控制和性能设计的理论与方法，研究在地震、台风等 — 16 —
作用下，重大工程结构与工程系统的灾害孕育演化过程、灾害链效应、风险标准、评价和相应的抗灾防灾设计方法。
7. 重大工程的环境友好及可持续发展
研究重大工程建设和运行中实现环境友好及可持续发展的关键科学问题。建立在先进测试和信息技术上的实时化、数字化、标准化的大规模监测，为重大工程的全寿命周期安全服役提供科学基础。
8. 面向制造和工程科学的模拟和验证
针对复杂装备和工程系统，研究设计、制造/建造过程的数理建模、数值仿真和虚拟运行的数字化及其科学基础，建立大型计算体系和软件；研究物理实验和数值模拟结合的新方法，研究数值模拟的验算或验证。
综合交叉科学领域
1. 涉及飞行器的综合交叉研究
航天工程中重大动力学及系统控制研究；高超声速气动热环境与热保护材料耦合问题；航天器对接的精确控制。
2. 重大灾害的预警与防控和公共安全
重大灾害致灾因子的识别、灾害前兆信息的获取与灾害的预警；灾害演化规律与防灾、减灾；涉及公共安全的重大基础问题。
3. 对地观测、导航与位置感知
高分辨的对地观测与高精度的导航基础理论；遥感信息的动态 — 17 —
分析与建模；深空、深海的探测与导航理论与方法；自然与社会信息位置感知的新方法与新技术。
4. 城市与城际交通网络工程
城市交通网络系统的发展演化机制与管控；道路与轨道交通安全，重大事故的预警与防范；智能化交通管理系统。
5. 节能减排中的重大科学问题
规模化二氧化碳的捕集与封存研究；二氧化碳的化学转化、生物转化和资源化利用研究。
6. 合成生物学
生物元件、模块的标准化、适配性研究与模块库的构建；生物元件、模块的装配、系统优化和在工业、农业、医学中应用。
7. 绿色化工与生物化工过程工程
化工与生物化工过程的系统集成与优化；用仿生技术设计和优化生物质高效转化的过程工程。
8. 生命科学和生物技术中的学科交叉研究
开展重大疾病的多学科交叉研究；探索信息、微流控、成像等技术在疾病诊疗、检验、检疫和分子育种中的应用。
重大科学前沿领域
重点支持经过自然科学基金等前期培育取得重要进展，应用前景较为明朗，可望取得重大突破的科学前沿研究；基于国家重大科学工程开展的科学前沿研究；基于重大国际合作计划开展的科学前 — 18 —
沿研究；其他可望取得重大突破的科学前沿交叉综合研究。例如：大亚湾中微子实验的物理研究，原子核稳定性极限的新物理与新技术，基于通信系统的导航定位基础研究和理论探索，能源、自然灾害和深空探测等国家重大需求中非线性动力学的斑图与轨道稳定性研究，生命过程中的重要科学前沿问题及相关的新技术和新方法，我国独特的重要生物资源分布、进化及对环境适应的机制，化学反应动力学的若干前沿问题研究，地震破裂过程与强地面运动评估等。
纳米研究
1. 纳米材料的基础科学问题
围绕纳米材料的重要应用，开展材料设计、制备、性能和稳定性基本科学问题研究，重点探索纳米材料的新功能、设计新原理和制备新过程。
2. 纳米材料的精确制备、可控组装和功能集成
发展纳米材料与结构的精确、精细制备技术，实现多尺度可控组装，探索多功能集成的原理与方法；研究多功能纳米材料结构和性能的构效关系，解决应用过程中的关键科学与技术问题。
3. 纳米材料与结构的新型加工与表征技术
探索新型纳米加工方法和集成技术，发展高时间分辨、高空间分辨、原位动态的表征技术，建立基于新原理的纳米表征技术和测试方法；研究纳米材料与结构服役周期中的性能检测的标准方法及 — 19 —
评价规范。
4. 新一代纳米器件制备、集成和性能研究
探索基于新原理、新结构的纳米器件和集成技术；发展存储、显示、运算、射频、发光、传感等应用目标明确的性能稳定和可重复测量的高性能纳米电子和光电子的集成器件。
5. 生物医用纳米材料与重大疾病检测技术
发展应用目标明确的新型生物医用纳米材料；研究重大疾病相关的生物活性分子实时、动态、高灵敏的纳米检测技术；重点探索纳米材料与细胞和组织相互作用，及其在生物体内的基本过程、分析方法和安全性评价；利用纳米技术提高重大疾病检测灵敏度和可靠性。
6. 基于纳米技术的新型药物
针对重大疾病发生发展的特点，运用新型药用纳米材料和载体，发展靶向纳米药物，克服传统药物选择性差、毒副作用大等关键问题，改善候选药物的成药性，提高药物的治疗效果和安全性。探索新型纳米药物。
7. 能源纳米材料与技术
利用纳米材料与技术显著提高能源使用效率，重点发展实用纳米催化材料和技术；基于纳米结构与纳米技术的安全节能新材料和新技术，发展纳米技术及材料在能源转换与存储等方面的重要应用，解决光热、光伏、化学储能的关键科学问题与应用技术瓶颈。
8. 环境纳米材料与技术
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研究纳米材料在农业和环境领域的应用，发展应用于环境检测与污染治理的高效纳米材料和系统，发展低成本、性能稳定、无次生污染的环境友好纳米功能材料，研究纳米材料的环境安全性、过程机理和性能调控方法与技术。
*9. 面向战略性新兴产业的纳米材料与器件
围绕培育和发展战略性新兴产业，支持实用化的新型能源高效能量转换与储存纳米材料、面向重大疾病治疗的新型纳米载体技术、纳米高分子薄膜材料、环境友好防辐射隔热保温纳米材料，突破关键技术，实现应用示范。
*10. 促进传统产业优化升级和节能减排的纳米材料与技术 面向化工、冶金、轻纺、建材等原材料工业，支持纳米催化材料与应用技术、金属及陶瓷材料纳米化技术、过程高效节能和清洁生产用纳米材料与实用技术，突破关键技术，形成产业化能力。
*11. 纳米材料与器件规模化制备与评价
开发纳米材料与器件规模化制备技术，支持石墨烯等纳米材料的规模化制备和应用技术、实用化在线和离线探测及控制纳米传感材料与器件、纳米表征与安全性评价技术。
备注：重要支持方向9、10、11为863计划“纳米材料与器件”主题方向，需按863计划项目申报格式和要求申报。
量子调控研究
1. 基于固态量子比特的量子计算
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研究固态体系中自旋退相干机理、抑制方法以及容错和纠错方案；研究固态结构中单电子自旋态的检测和操控，固态自旋之间的纠缠技术、可扩展性和多量子比特之间的微波调控技术，实现有代表性的运算门操作；研究基于自旋量子比特的量子模拟，拓展基于超导量子比特和线性谐振腔的量子计算。
2. 冷原子及偶极量子气体的性质和调控
制备冷原子、偶极量子气体、超冷玻色-费米原子混合气体，获得基态异核偶极分子，并实现量子简并；研究冷原子和分子体系的偶极相互作用，量子简并偶极气体的新奇量子态和量子相变；研究新波色凝聚体中测量精度的标准量子极限。
3. 量子有序现象及其多场调控
研究金属化合物等量子材料中的电荷、自旋、轨道有序现象和相互竞争效应及多场调控；研究自旋-轨道耦合效应及导致的量子态有序现象；发展高效的理论和数值模拟以及实验新方法，揭示电荷、自旋、轨道及拓扑序导致的复杂相图和奇异物性；发现具有新型量子序的量子材料，并探索其表征和调控的新方法。
4. 新型量子材料中电子自旋、谷等内禀自由度的调控
研究产生基于电子自旋、谷等内禀自由度极化的有效方法，以及在时间和空间域的精密探测和操控；研究碳基、类石墨烯、拓扑绝缘体、氧化物、磁性绝缘体等材料中内禀自由度的量子特性，以及相关联的奇异物性；探索发现具有内禀自由度极化的新型量子材料，并揭示其奇异物性。
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5. 固态量子器件及电路
制备高质量特种半导体、高自旋极化度的半金属、铁磁和多铁等材料及其异质结构，研究其量子特性及外场调控，构建可用于固态量子器件的材料结构；探索光量子相干系统中单量子态的制备、传递、操控和检测方案，研制可片上集成的高效单光子源、全同纠缠光子源和光量子波导等核心元件。
6. 分子体系中电子电荷和自旋的调控
研究分子电子材料中的电荷转移，制备分子开关、分子导线、分子二极管等分子器件；研究光电/电光分子材料中分子激发态的电荷和能量转移，研制新型光电转换、光存储材料和器件。研究新型分子磁体、有磁学特性的有机分子材料，与自旋和激发态相关的量子效应，电荷、轨道和自旋间竞争导致的新奇量子现象。
7. 超快光场对分子、原子、电子的调控
研究超快光场与分子、原子、电子的相互作用，量子态的演化及动力学特性，实现对量子态演化的实时精密观察和调控；研究化学反应过程的超快光场调控，超快光场与物质的相互作用及产生的新现象，揭示相关的超快动力学行为。
8. 高品质因子微腔中的光子-电子态耦合及调控
制备具有高品质因子和微小模体积的微纳光子结构微腔以及微腔/单电子态体系；研究光场与微腔高效耦合、表征方法及非线性效应；研究微腔/单电子态体系中的强耦合效应，以及导致的量子效应和调控方法，探索在量子信息和量子计算等领域的应用。 — 23 —
蛋白质研究
1. 重要蛋白质复合物的结构与功能关系的研究
研究稳态或动态的生物大分子复合体，如染色体、细胞骨架、蛋白酶体、病毒转录复制及与宿主相互作用的复合体、以及其它具有重要生理功能的蛋白复合体；支持综合运用各种生物物理，生物化学，分子生物学，细胞生物学方法开展重要生物大分子复合体的结构解析与功能诠释，揭示其作用的分子机制。
2. 重要膜蛋白功能的结构基础研究
发展和完善与膜蛋白（特别是真核膜蛋白）表达、纯化、结晶及结构测定相关的方法；研究具有重要生理和药理功能的膜蛋白、膜蛋白复合物及其与配体和下游调控蛋白复合物的三维结构，包括离子通道、转运蛋白、各类受体、和其它新型的整合膜蛋白；在此基础上阐明重要膜蛋白的生物学功能，发现其新的生物学功能。
3. 生理与病理活动的蛋白质组研究
针对重要动植物、微生物的生理过程和重大疾病的病理过程，开展动态蛋白质组研究，应用比较组学、生物信息学的手段，研究重要功能蛋白质群（组）及其相关通路和网络的变化规律，阐明相关的生理或病理意义，发现和验证潜在的分子标记物和药物靶点。
4. 蛋白质研究的新技术与新方法
发展高效蛋白质分离鉴定，以及结构、相互作用和动态过程研究的新技术新方法；关注修饰蛋白质超高灵敏规模化分离鉴定新技术新方法、原子分辨率的蛋白质相互作用和动态过程研究的新技术 — 24 —
新方法、蛋白质三维结构和动力学的新测定方法与理论计算方法、蛋白质研究中的特异性高灵敏原子分子探针技术。
5. 蛋白质翻译与修饰的调控研究
研究蛋白质翻译后的修饰机制、调控机制和所执行的新功能；研究蛋白质翻译后的修饰如何作为重大疾病的生物学标记；并为此研发出高特异性的单克隆抗体和更灵敏的质谱检测方法；研究聚合酶链式反应等经典的生物过程中蛋白质的修饰与微纳调控的效应和机制；筛选由于蛋白质翻译后修饰所引起的新的靶标并设计基于该靶标的药物。
6. 肿瘤发生发展相关重要调控蛋白的作用机制研究
针对恶性肿瘤发生发展的重要生物学事件（如细胞周期、细胞凋亡、细胞迁移、基因组稳定性），结合肿瘤早诊、分子分型、预后和疗效，研究原癌蛋白和抑癌蛋白的作用机制；发现和确定细胞癌变和肿瘤转移的关键性调控网络节点蛋白；阐明蛋白激酶修饰系统在肿瘤细胞信号转导中生物学作用；揭示免疫分子网络以及细胞外基质系统对肿瘤微环境调控的分子机制，确认具有肿瘤诊疗应用价值的分子标记物和药物靶标。
7. 代谢调控过程中重要蛋白质的功能与机理研究
研究在脂代谢和能量代谢过程中的重要蛋白质及其生物学效应；分析衰老过程中与代谢稳态调节有关重要信号网络的调控和功能改变以及各种信号通路间的相互作用；研究调控机体内糖、脂和能量代谢关键蛋白质与衰老和重要代谢性疾病的关系；揭示机体内 — 25 —
调控糖、脂和能量代谢过程中重要蛋白质的功能及其在衰老和重要代谢性疾病中的作用机制。
8. 蛋白质相互作用网络与功能研究
系统研究人、模式生物、病原微生物与宿主的蛋白质-蛋白质、蛋白质-DNA以及蛋白质与其他分子的相互作用网络及其在生物学过程中的调控和功能；通过整合基因组、蛋白质组等多种数据，发展相互作用网络的分析理论、科学算法和计算生物学模型，分析生理和病理状态的代谢调控、信号转导、细胞运动等蛋白质相互作用网络的分子机制。
发育与生殖研究
1. 主要组织发育的细胞与分子基础
基于体外和体内研究系统，以某种主要组织（如神经系统、造血系统等）为研究对象，揭示前体细胞的命运决定、细胞分化、组织形成的分子调控网络。
2. 器官发育、衰老或再生的分子机制
利用模式生物等，研究1种重要器官发育、衰老或再生的关键调控因子和信号通路，揭示器官发育、衰老及再生的分子机制，为相关重大疾病的诊治及人工器官的构建提供新思路。
3. 组织与器官发育异常的分子机制
利用临床资源和动物模型，从器官、组织、细胞和分子等多个层次，揭示常见严重先天性出生缺陷（如神经管、消化道及听觉等 — 26 —
系统的出生畸形）的发生机制，发展早期干预的新技术和新方法。
4. 植物重要器官发育与传粉受精的分子网络调控机制
以植物花器官、胚胎、果实、根等重要器官发育与传粉受精为对象，揭示相应过程中的基因功能和调控机制，重点发掘和构建其基因调控网络，为高产、优质和抗逆作物新品种的遗传改良奠定理论基础。
5. 原始生殖细胞命运决定和性腺发育的调控机制
研究参与原始生殖细胞和生殖腺特化的因子和相应的调控网络，揭示早期生殖细胞自我更新的遗传、表观遗传和蛋白修饰的调控机制，探讨生殖体细胞与生殖细胞的相互作用和相关微环境的机制，阐明性腺发生、分化及其相关疾病的分子基础。
6. 精子发生成熟的遗传和表观遗传调控研究
利用模式动物和临床资源，研究组蛋白甲基化、小RNA和piRNA等遗传信息在精子发生成熟过程中的变化规律及其调控方式，鉴定调控精子表观遗传信息的小分子化合物，建立新的精子功能评价方法，为诊治男性不育症及开发男性避孕药提供分子基础。
7. 卵母细胞成熟与早期胚胎发育的分子机制
利用模式动物和临床资源，针对卵泡发生及发育，研究卵母细胞减数分裂周期的分子调节机制及其合子形成的分子基础，阐释卵子减数分裂进程对胚胎早期发育和妊娠的影响，揭示女性生育力维持的调控机制，发展生育力保护和重塑的技术体系，优化辅助生殖技术和安全性评估技术。
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8. 激素、代谢紊乱或环境因素与生殖功能障碍的分子关联 研究激素、代谢、营养或环境等因素对配子发生、生殖机能等的影响；揭示激素及代谢等紊乱导致生殖障碍的分子机理；探讨代谢等紊乱伴发的机体炎症及生殖免疫应答对生殖机能影响的机制。
干细胞研究
1．干细胞发育的免疫学研究
比较鉴定不同来源干细胞的免疫原性,研究多能干细胞在体内外增殖分化过程中免疫原性变化的规律及其调控机制, 探索通过改变干细胞的抗原特性来改变免疫识别和诱导免疫耐受。
2．肿瘤干细胞的基础生物学研究
建立实体肿瘤干细胞的分离和识别方法；鉴定实体肿瘤干细胞的分子遗传特征和特异标志物及与肿瘤发展和预后的关系；研究不同肿瘤干细胞在实体瘤发生发展过程中遗传与表观遗传调控机制。
3. 多能干细胞定向分化及机理研究
重点研究如何将多能干细胞诱导成中胚层或内胚层细胞，从分子调控网络、表观遗传学、染色体的重塑、结构生物学或诱导因子等各种角度深入阐明多能干细胞的分化机制；验证分化细胞的生理功能，在此基础上，建立标准化的高效诱导分化和细胞分离纯化的方法体系。
4. 细胞重编程的分子机制研究
建立细胞类型转换体系，包括细胞去分化与转分化；从DNA — 28 —
甲基化与去甲基化等重要表观遗传学调控机制、细胞代谢或细胞器重塑等不同的角度研究细胞类型转换的分子机制；探索重编程细胞在疾病机理研究和细胞治疗中的应用。
5．基于干细胞资源库的干细胞标志性分子鉴定
依托已有干细胞资源库,发现并鉴定干细胞发育过程阶段性的分子标志，揭示其标志分子的网络关联，并利用所选标记物进行规模化干细胞分选，为干细胞基础研究及转化研究提供重要标记分子。
6. 干细胞与微环境的相互作用及其机制研究
研究体内微环境对干细胞多能性维持、分化和迁徙及体内细胞命运转归的相关调控机制；构建重要器官干细胞自我更新和分化调控的微环境分子网络，并对干细胞的体内微环境进行体外模拟；研究疾病状态时干细胞微环境的变化。
7．重大疾病干细胞治疗的方法及机制
利用人类胚胎干细胞或诱导多能干细胞（iPS细胞）定向分化体系，针对心脏或肝脏疾病，利用动物模型，建立移植方法，研究干细胞移植后的命运调控、宿主的反应、移植安全性、治疗效果等；探索多中心的临床试验，推动临床基地建设；研究制订相关重大疾病干细胞治疗的方案和标准。
8. 干细胞治疗视觉系统疾病的基础与临床转化研究
研究建立视觉系统疾病的干细胞治疗方案；建立治疗性细胞的分离、扩增、检测、存储、运输方法；研究相关细胞的自我更新和 — 29 —
分化潜能等基础科学问题；利用动物模型对治疗的安全性与有效性进行评价；通过临床基地、探索多中心的临床试验、制订规范化的干细胞治疗临床标准。
全球变化研究
1. 海洋多尺度变化过程、机理和可预报性研究
研究热带海洋、太平洋-印度洋暖池和西太平洋等海洋子系统在不同时间尺度上的变化过程、特征和机制，揭示海洋动力环境与全球气候变化相互作用机理；发展气候突变前兆信号检测理论和方法，研究海气耦合动力系统演变机制，阐明影响海洋环境可预报性关键过程，提出海洋环境变化可预报性理论和方法。
2. 海洋氮动力学和大气物质沉降效应研究
开展海洋氮动力学研究，探讨海洋微型生物碳泵变化过程、机制及增汇途径，评估中国海洋固碳、储碳潜力；研究大气物质沉降驱动的海洋固碳过程和机理，评估大气物质沉降对中国陆架边缘海、西北太平洋生物地球化学循环的影响及其全球变化效应。
3. 轨道-亚轨道尺度暖期气候及过去20xx年亚洲季风系统研究
集成黄土等地质生物记录，研究亚洲大陆轨道-亚轨道尺度典型温暖期的气候变率及其驱动因子和环境效应，评估近代温暖期在历史中的位置；集成分析全球高分辨率石笋同位素变化，研究季节到世纪尺度亚洲西风带影响区、印度和东亚季风区大气中水汽输送 — 30 —
过程、周期变化，揭示过去20xx年亚洲季风系统演变规律。
4. 云、气溶胶气候效应研究
研究大气气溶胶对云的动力过程和物理-化学过程的影响；改进、检验和发展气候系统模式中云物理参数化方案，揭示云的微观和宏观特性及气溶胶包括霾的物化特征以及对云特征的影响；研究云-气溶胶-降水相互作用过程机理和参数化，发展高精细云模式，揭示大气环境变化与全球气候变化的关系，评估云对气候变化预估不确定性的影响。
5. 陆地生态系统和气候环境协同演化及大陆风化剥蚀研究 重建上新世以来陆地生态系统变化及其对重大气候事件的适应过程，揭示陆地生态系统与气候环境协同演化机理和模式；研究中国西部新生代以来地表剥蚀风化过程，揭示气候变化与地表风化剥蚀相互作用机理，探讨青藏高原隆升和全球变化的关系。
6. 典型陆表关键要素对全球变化的响应研究
研究典型陆表关键要素的变化过程和基本特征，评估这些要素的脆弱性，揭示自然因素和人类活动共同作用下典型陆表格局的变化规律；研究有关生态系统变化过程，评估全球变化对典型陆表关键要素的生态环境影响，揭示其对全球变化的响应机理。
7. 陆海交互作用研究
研究江海三角洲沉积动力过程，揭示流域、海岸、陆架间物质交换机理，评估航道开发、海岸环境保护的气候效应；研究陆海水交换过程及滨海旱涝发生机理,评估全球变化对滨海水文生态系统 — 31 —
的影响，提出滨海旱涝风险预警和管理技术。
8. 碳循环模式研究
研究生物地球化学循环，特别是关键的碳循环过程，揭示不同尺度上大气CO2和气候变化相互作用机理，研发新一代碳循环-气候耦合模式，确定碳-气候反馈强度，评估地球系统的敏感性；研究岩溶碳汇动力学过程和机理，发展岩溶环境下碳循环模式，评估不同环境岩溶碳汇量，研发CO2浓度升高地区增加岩溶碳汇技术体系。
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